6 专设安全设施设计 为了确保CLEAR-I实现紧急停闭、堆芯余热排除和放射性物质包容的功能,设计了多项专设安全设施,包括包容体系统、事故余热排出系统和反应堆容器超压保护系统等。 包容体系统主要起到放射性物质的包容、防御外部事件和生物屏蔽等重要功能。结合CLEAR-I的一回路低压特性和极低概率发生大量放射性释放的可能性,包容体系统选择内部放射性包容小室与外部封闭厂房的联合系统(如图4所示),即在封闭的反应堆厂房(二次包容体)内形成几个密封性较高的放射性包容小室(一次包容体)的包容体系统。一次包容体充分考虑对放射性氩气和210 Po等放射性物质的包容,以及对ADS加速器质子束管的屏蔽,设置有放射性氩气包容小室、堆顶包容小室和放射性钋气溶胶包容小室,包容了所有主冷却剂存在的空间。 为确保主换热器给水中断和地震等事故状态下堆芯余热排出能力,设计了完全非能动的事故余热排出系统———反应堆容器空气冷却系统。该系统通过在安全容器外布置多条U型空气冷却管道,通过主容器、安全容器、空气管道间的热辐射将反应堆内的热量带至环境空气。环境空气在热空气上升通道内被加热,靠空气本身温度差引起的密度差驱动向上流动,通过烟囱排入大气,使堆芯和整个反应堆处在安全状态。该系统是一个完全非能动系统,且未在主容器内布置,简化了主容器内部结构。 反应堆超压保护系统是用来保护反应堆主容器和安全容器,防止其中的保护气体压力超过设计限值。系统主要由补偿容器和液封装置等设备组成。当主容器气腔中的保护气体压力超过允许值时,液封器自动开启,排出超压气体,降低反应堆容器的压力。 7 其他关键系统设计 在开展CLEAR-I主系统进行设计的同时,针对铅铋反应堆及加速器和散裂靶引入导致的特殊要求,进行了关键系统的设计与预研工作,包括控制棒驱动机构、换料系统、铅铋工艺系统、仪表与控制系统和实验应用系统等。 CLEAR-I共设计了2套不同控制原理的停堆系统,第一套由调节棒、补偿棒及其驱动机构组成,第二套由安全棒及其驱动机构组成。针对铅铋合金高密度的特征,采用配重和驱动弹簧的方式克服紧急停堆时的下降阻力。 提出了分体式中心测量柱式换料系统方案,通过分体式中心测量柱耦合换料系统的大旋塞、小旋塞和换料机组成的三级曲柄连杆的运动可以完成堆芯所有位置的换料,实现了功能要求。 CLEAR-I仪表与控制系统设计采用全数字化分布式控制系统DCS,按照结构分为现场级、控制级、监控级、管理级四个层次。 反应堆应用系统主要由实验孔道、辐照组件、样品传输机构、辐照后检验设备构成。将辐照样品安装在随堆辐照组件内,辐照组件的外形与堆芯组件一致,可利用换料系统将辐照样品装入或移出反应堆。 |
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